房顶扫雪机器人

篇一：关于雪的作文：扫雪机器人

关于雪的作文：扫雪机器人

今年，我国有一些地区发生了一场雪灾，造成了一些地区停水、停电、道路堵塞，就连我们上海也受到了很大的影响。

通过了这一系列的事情发生后，我有一个想法，那就是，如果我能发明一种机器人，我想发明一种这样的机器人：每当下雪而地上又有一层厚厚的积雪时，只要你把这个机器人拿出来，这个机器人马上就能把地上的积雪给铲除干净。每当地面上的积雪因为太多而又因为天气太冷而结冰了的话，只要你把它拿出来，它立刻就帮你把积雪铲除。这样，大概只要十分钟的时间，地面上就变得干干净净的了。这是因为它有一双十分有力的铁胳膊。每当天气十分寒冷的时候，只要你把它拿出来，按一个机关，它就会散发出炎热的热气来。每当人们缺水的时候，只要你把这个机器人拿出来，按一个机关，它就会从肚子里出来一个水管，从这个水管里流出许多水来。那是因为这个机器人会在自己的肚子里储藏水，但是它身上的铁却没有生锈，这是因为它身上的铁是不锈钢的。每当人们需要电的时候，只要你把这个机器人拿出来，按一个按钮，这个机器人就会从两个手中发出电，这样，人们的那些停电的机器就会正常工作了。每当下雪时地面路滑的时候，只要你把这个机器人拿出来，按一个按钮，它就会立即把积雪扫到路边，这样，开汽车就方便多了。

我是多么希望那个发明家能发明出这种机器人那！这样！有了冰雪灾害我们也不怕了！

篇二：毕设屋顶除雪机的设计

屋顶除雪机的设计

刘晓亮

河北科技师范学院机电工程学院，机械设计制造及其自动化专业0903班

指导教师：于晶晶

摘要：本文简要介绍了国内外陆地扫雪设备的市场、分类及发展情况，在此基础上提出设计屋顶除雪设备的构想，希望通过借鉴传统扫雪设备的设计理念，来设计出一种集前部旋转扫雪，中间螺旋运输雪，后部通过收集箱收集雪的简便、轻巧的小型屋顶除雪机，并通过相关理论分析和计算，为除雪机主要参数的确定提供依据，最后对齿轮部分进行了优化，找出了最优的齿轮参数，为进一步减轻设备重量和成本提供了参考。

关键字：旋转扫雪；屋顶除雪机；优化

1 绪论

1．1论文的研究背景与意义

如今的房屋建筑多为钢筋混凝土浇筑、金属桁架结构，降雪后如果积雪不及时清扫，积雪昼融夜冻，会加重热胀冷缩作用从而产生破坏应力，使钢筋疲劳致使强度降低。如果积雪过厚，建筑很可能由于钢筋强度不足而发生倒塌事故。因此房屋建筑的除雪工作就显得特别重要。当然最传统的、最常规的方法是人工除雪，但人工除雪效率低、劳动量大不适合如今房屋众多的城镇，设计一款屋顶除雪机迫在眉睫。

本设计主要针对以下情景：温度?4℃～?16℃，雪的厚度h?10cm，新下的雪，密度约为0.1~0.15g/cm3，屋顶必须为平顶，人力推动，低压直流电机驱动扫雪，电瓶供电，扫雪人行走速度1.5m/s左右。

1．2屋顶除雪机的特点

（1）除雪原理简单、工作可靠。

（2）重量轻、便于拆卸和搬运、结构紧凑、体积小。

（3）集扫雪、收集雪于一体。

（4）除雪机整体尺寸小、使得每次收集雪的重量有限制，增加了倾倒的次数。

（5）每次使用完之后，必须把机器中残留的雪清理干净，减轻雪对金属的腐蚀，防止生锈，维护起来不太方便。

1．3国内外关于该论题的研究现状

1.3.1有关除雪机国内外研究概况

机械法是通过机械作用直接作用解除冰雪危害。虽然除净率较低，但是对环境和植被无任何影响。能实现冰雪的异地转移。应用范围比较广。因此，个人认为：机械除雪法是未来除雪的发展趋势，适用于各个领域、不同规格的除雪机器会不断涌现出来，不断丰富除雪机械这个大家族。

我国对除雪机械的开发、生产都比较晚，因此还处于起步阶段。目前，我国的城市道路、公路和房屋建筑冬季除雪大部分仍沿用传统的养护方式，即单纯人工作业或人工作业和小型的除雪机械相结合的方式。高速公路和一级公路开始使用大型专用除雪机械，进行冬季养护。但是，除雪机械在数量和品种规格上还很少，除雪设备大部分依赖进口。机械化程度和总体水平远远落后于发达国家。只是最近几年国内的厂家才参照国外的先进技术研制了适合我国国情的除雪机械，因此我国的除雪机械水平有待提高，种类有待丰富，市场有待开发。

1.3.2国内外除雪机械主要种类

除雪机械的种类繁多，按其结构可分为以下几种：

(1)犁式除雪车。将犁刀装在载货汽车(或清扫车、装载机、平地机、推土机等)上改装而成的。除雪时，犁刀车辆的行驶方向成一定的角度铲推、堆积或掷抛雪，主要用于清除0．2～0．3mm厚的松软积雪。

(2)转子式除雪车。是将除雪装置装在车辆前端的专用汽车。它主要用于清除较厚的积雪。其除雪装置包括切雪、集雪和抛雪等。

(3)刷式除雪车。是一种清除较薄积雪的专用汽车，不适应较厚雪层的清扫。它利用旋转将积雪[2][1]

扫到路边，亦称扫雪汽车。

(4)气流式除雪车。气流式除雪车是用高压气流清除道路和机场的雪，具有生产效率高、抛雪距离远、工作装置可靠的特点。但是噪声大、能耗高，除雪厚度较薄(不大于0．2m)。

1．4屋顶除雪机的发展趋势

纵观各种除雪机的发展情况，可以预见未来屋顶除雪机的发展方向主要有以下几个方面：

（1）、高速度、长使用寿命。高速度即意味着高生产率，材料强度是限制屋顶除雪机使用寿命的主要原因，因此在严格限制设备重量的同时，必须使用那些有足够强度、刚度、耐腐蚀性的材料。

（2）、低电能消耗。使用体积小大容量的电瓶和重量轻大功率低能耗的电机，减少更换供电设备的次数，提高设备的连续工作能力。

（3）、智能化发展。未来设备不需要人力作为前进动力，人们可以根据扫雪距离、厚度等因素进行设置，使其前进速度，电机输出功率最优匹配。

（4）、可折叠性。屋顶除雪决定了设备尺寸不能太大，因此可折叠性、模块组合性可大大减小搬运时的体积，到屋顶后打开或方便地组装保证有一定的除雪宽度。

（5）、仿生原理的应用。利用仿生学原理，用模仿动物行走的仿生机构取代常规的轮子或履带，可大大减轻设备的重量，提高灵活程度和智能程度。

1．5本设计研究的主要内容

本文针对平屋顶，刚下的雪，厚度不超过10cm的情形研究除雪机械。方法是进行理论分析和计算，并进行三维建模和运动仿真。具体研究内容如下：

(1) 旋转式除雪板的设计

主要阐述如何利用行星轮机构、平行四边形机构的组合来实现扫雪板的平动并且能够承受雪的阻力把雪推进螺旋运输机构。并对齿轮、轴、雪板、V带等零部件进行设计和选择。

(2)螺旋运输机构的设计

根据雪和金属之间的摩擦系数和旋转除雪板的转速等参数对螺旋运输轴的内径d，外径D，螺距S进行确定，并对轴的扭转强度进行校核。

(3)带有运输带收集箱结构的设计

主要计算了驱动运输带直流电机所需的功率，和收集箱的倾倒机构。

2 旋转式除雪板的设计

2．1旋转式除雪板机构的运动简图

旋转式除雪板共由四个板组成，分别在每个行星轮的分支上，为了简化，现只画其中的一个。

图1旋转式除雪板的运动简图

1、 与支撑轴固连的中心轮 2、行星轮 3、平行四边形机构的连杆 4、粗实线表示的系杆 5、中间传动齿

轮 6、与除雪板固连的齿轮

2.1.1扫雪板的工作原理简述

初步假设机构中齿轮1、2的分度圆直径相同，齿轮5的分度圆直径和齿轮6的分度圆直径之比

为1:2。BDCE为平行四边形机构，BC为主动曲柄。系杆为动力输入装置，当其以?1的转速顺时针转动时，会驱动行星轮2以2?1的转速顺时针转动，根据平行四边形机构的特性，此时齿轮5也会以2?1的转速顺时针转动，齿轮6会以?2的转速绕F点逆时针转动，根据尺寸关系得到?2??1，转向相反，这样扫雪板会始终垂直于地面做平动，可以把雪扫进螺旋运输装置。

[3] 2.1.2机构自由度的计算

F?3n?(2pl?ph?p?)?F?

活动构件的总数 n?17

低副总数 pl?21

高副总数ph?8

局部自由度F??0

虚约束p??0

代入数据得F=1，因此只需一个原动件，选系杆4作为原动件。

2.1.3系杆4输入转速?1的确定

扫雪数学模型如图：

[4]

图2确定最佳前进距离x0的函数模型

其中雪的厚度为10cm，圆（实线圆和虚线圆）的半径都是20cm，第一个雪板扫雪（带点的阴影部分）的距离为17.32cm，设扫完后机器向前运动X0（X0∈[0 17.32]）,此时雪板扫过的区域为斜线阴影部分，实线圆的方程y1?

部分面积为:

S(x0)?400?x2，虚线圆的方程为y2?400?(x?x0)2，则斜线阴影?17.32

x0(400?(x?x0)2?400?x2)dx?

2?17.32?x017.32(400?(x?x0)2?10)dx,现在求S(x0)的最大值。令s(x0)?=400?x0?10?0，得最大值点x0=17.32，即雪板每扫完一次雪，机器应向

前移动17.32cm。

假设人行走的速度为v=1.5m/s,扫雪机构共有四个扫雪板，则扫雪机构每转一转扫雪距离l=4×17.32=69.28cm,即l=69.28cm/r。因此扫雪机构的转速n1=v/l=150/69.28=2.2r/s,取ω1=2.5r/s=150r/min。

2．2受力分析及主要零件的设计

2.2.1单个扫雪板所受阻力的计算

扫雪板扫雪时可简化为如下模型：

[5]

图3扫雪板受力示意图

受力分析等效模型：

图4扫雪板受阻力分析

F为扫雪板对雪（三角阴影部分）的推力，Ff为金属对雪的摩擦阻力，G为雪所受到的重力，Fn为金属对雪的支反力。

假设雪的厚度为10cm，扫雪板的扫雪长度为70cm，扫雪的截面积为122.87cm，扫雪体积为V=86009cm3，新下的雪的密度的密度ρ=0.15g/cm3,则扫雪的质量为m=ρV=1.3kg，G=mg=130N。

根据受力平衡

∑X=0 Fncos20°+ Ffcos70°- F=0

∑Y=0 Fnsin20°- G - Ffcos20°=0

Ff=μFn μ为在-16℃- -30℃下，雪的密度为0.10g/cm时的摩擦系数μ=0.14

解得F=66.57N Ff=18.7614N Fn=134.01N 根据作用力与反作用力的关系，雪板所受阻力F’=66.57N,方向相反。

2.2.2扫雪板上齿轮受力分析及设计

（1）齿轮受力分析 [5]32

图5扫雪板齿轮受力分析

?MO(F)?0,F??OA?Ft1?R?0

[6]得齿轮所受到的转矩 T2?Ft1?R?F??0A?66.57?0.1?6.657N.m （2）扫雪板两啮合齿轮设计

大小齿轮啮合时轮齿所受的切向力是一对作用力与反作用力，大小相等方向相反2T12T2Ft1???Ft2初步设计d2/d1=2，则小齿轮所受到的转矩T1=T2/2=3.3285 N.m。 d1d2

因此设计要求就是，输入轴齿轮所受的扭矩为T1=3.3285 N.m，z2/z1=2,工作寿命要求达到72000h，原动件采用直流电动机，工作载荷稳定，要求在满足要求的前提下，使两齿轮的总重量最轻。

设计步骤：

选用直齿圆柱齿轮，由于该齿轮传动用于一般机械传动，故选7级精度；

选小齿轮材料为40Cr，调质处理，齿面硬度为HB235-HB275。大齿轮材料为45钢，调质处理，齿面硬度为HB217-HB255;采用优化设计方法来确定小齿轮的齿数z1、模数m、齿宽系数 φd；

（1）确定设计变量和目标函数

设计变量x=[x1 x2 x3]=[m z1 φd]。

设小齿轮的分度圆直径为d1，大齿轮的分度圆直径为d2，小齿轮的宽度为b，要求大小齿轮的总重量最小，即在材料密度一定的条件下使两齿轮的体积和最小，为了计算方便先假设两齿轮宽度相同，因此可以建立目标函数： ?(d12?d22)bmin f(x)?，其中d2=2d1，d1=mz1，φd=b/d1，可把上式改写为： 4

min f(x)?3.927x13x23x3。 [7]

（2）确定约束条件

模数限制2≦x1≦10；

齿数限制20≦x2≦30；

齿宽系数限制0.8≦x3≦1.4；

接触疲劳强度：

即g1(x)??H???H?? ZHZE2KT1(u?1)?dd13u-??H?≦0，?H为接触疲劳强度；

K为载荷系数，K?KAKVKH?KH?, KA为工作情况系数，原动机轻微振动，KA取1.25；KV为动载荷系数，由上述选择系杆4转速?1=150r/min,可知行星轮2的转速?2=300r/min，齿轮5和行星轮2用平行四边形机构相连，因此?5=?2=300r/min，取d1=0.04m，故v1=10π×0.02=0.63m/s，

篇三：关于雪的作文：扫雪机器人

关于雪的作文：扫雪机器人

今年，我国有一些地区发生了一场雪灾，造成了一些地区停水、停电、道路堵塞，就连我们上海也受到了很大的影响。

通过了这一系列的事情发生后，我有一个想法，那就是，如果我能发明一种机器人，我想发明一种这样的机器人：每当下雪而地上又有一层厚厚的积雪时，只要你把这个机器人拿出来，这个机器人马上就能把地上的积雪给铲除干净。每当地面上的积雪因为太多而又因为天气太冷而结冰了的话，只要你把它拿出来，它立刻就帮你把积雪铲除。这样，大概只要十分钟的时间，地面上就变得干干净净的了。这是因为它有一双十分有力的铁胳膊。每当天气十分寒冷的时候，只要你把它拿出来，按一个机关，它就会散发出炎热的热气来。每当人们缺水的时候，只要你把这个机器人拿出来，按一个机关，它就会从肚子里出来一个水管，从这个水管里流出许多水来。那是因为这个机器人会在自己的肚子里储藏水，但是它身上的铁却没有生锈，这是因为它身上的铁是不锈钢的。每当人们需要电的时候，只要你把这个机器人拿出来，按一个按钮，这个机器人就会从两个手中发出电，这样，人们的那些停电的机器就会正常工作了。每当下雪时地面路滑的时候，只要你把这个机器人拿出来，按一个按钮，它就会立即把积雪扫到路边，这样，开汽车就方便多了。

我是多么希望那个发明家能发明出这种机器人那！这样！有了冰雪灾害我们也不怕了！

篇四：扫雪机的设计

毕业设计（论文）

题目：

学 班 级专

2014年 xx 月

摘要 ???????????????????????????????1 关键词 ??????????????????????????????1 1 引言??????????????????????????????2

1.1 研究的目的和意义?????????????????????3

1.2 国内外研究现状??????????????????????3 2 总体方案设计??????????????????????????4

2.1 设计任务与要求??????????????????????4

2.2 系统工作原理???????????????????????4

2.3 主要技术参数???????????????????????5 3 具体方案设计及加工???????????????????????5

3.1 动力参数?????????????????????????5

3.2 链与链轮?????????????????????????5

3.2.1 确定链条节数????????????????????6

3.2.2 确定节距??????????????????????6

3.2.3 确定中心距?????????????????????6

3.2.4 验算链速??????????????????????6

3.2.5 压轴力???????????????????????6 4 传动轴的设计与校核???????????????????????7

4.1 轴的设计计算???????????????????????7

4.2 确定各轴的直径和长度???????????????????7

4.3 轴的校核?????????????????????????8 5 涡轮与蜗杆???????????????????????????8

5.1 按接触强度计算??????????????????????8

5.1.1 确定蜗杆头数、蜗杆齿数???????????????8 目 录

5.1.2 确定涡轮转矩????????????????????9

5.1.3 确定条件??????????????????????9

5.1.4 初定中心距、模数、倒程角??????????????9

5.1.5 计算传动效率????????????????????9

5.2 验算齿面接触强度?????????????????????9

5.3 计算传动的主要尺寸????????????????????10

5.4 弯曲强度验算???????????????????????10 6 搅龙轴设计与校核????????????????????????11

6.1 轴的设计计算???????????????????????11

6.2 确定各轴段的直径和长度??????????????????12

6.3 轴的校核?????????????????????????12 7 键的选择与校核?????????????????????????14 8 螺旋叶片的设计?????????????????????????14 9 结论 ?????????????????????????????15

9.1 设计完成情况???????????????????????15

9.2 结论???????????????????????????16 参考文献 ?????????????????????????????16 致谢 ???????????????????????????????17

扫雪机的设计

摘 要：本文在分析了目前国内外的主要除雪方法的基础上，提出一种适合中国国 情的小型机械旋转式扫雪机的设计方案。本设计由汽油机提供动力。经输出轴输出动力，通过链传动传递动力，带动其他工作。该扫雪机的工程是利用搅龙旋转将雪集中并向后推送，通过搅龙的向后推力及螺旋桨产生的吸力使其到达螺旋桨。由于螺旋桨高速旋转产生巨大的作用力，雪被高速推向弯管，再通过与弯管壁撞击折射出去。从而达到清除积雪的目的和最佳效果。

关键词：扫雪机 ；搅龙 ；传动轴

The Design of The Snow-blower

Abstract: After analyzing the various means of snow-clearings in the world at present, the project of a sort of snow-blower fit for China is put forward in this paper. Based on the theory study and applied structural design.This designis provided power by the petrol machine. It is outputted power by outputaxis, anddelivering power though a chain transmission, and arousing other work piece operations. Should in addition to the operate process of mini snow bloweris take advantage of stir revolution dragon to concentrate snow and push it backward, pass stir a dragon bckeward the vacuum force of thrust and aerofoil generate make it arrive aerofoil. Because of aerofoil with the top speed revolution generate enormous action force, and snow with top speed is pushed to the conduit bend, then collide with conduit bend wall and project out the conduit bend after refracting, thus hit the purpose

Keywords: Snow-blower; auger；transmission shaft

1 引言

中国有句古话叫做“瑞雪兆丰年” ，冬季一场大雪能带来明年的好收成。但是积雪给城市交通带来巨大的麻烦，尤其是在我国的东北，内蒙古和新疆一带冬季道路积雪给车辆和行人带来极大不便，甚至造成车祸，严重地影响了人们正常的生产和生活秩序，这已成为北方各个城市急需解决的问题。

目前我国清雪方法比较原始，主要是依靠人力，用铁锹和扫把清理积雪，这种方式不但浪费了较大的人力和物力，而且清雪的效率低，往往不能及时清除积雪，而积雪被车辆压实后更加难以清除。因此，寻找一种既有较高效率，成本又比较低的清雪方法就成为当务之急。

目前，各国普遍采用的除雪方法是机械除雪法和融雪法两种基本方法。机械除雪法是通过机械对冰雪的直接作用而解除冰雪危害的一种方法。

积雪按状态可分成三种类型：

(1) 松散雪，即降雪不久且未经人员和车辆碾压的雪，质地松散；，体积大，流动性好；

(2)压实雪，即降雪后经人踩和车压而形成的冰雪混合物，有不同程度的硬层，不易清除；

(3)冰层，是积雪因阳光暴晒或车辆碾压融化成水后又冻结成冰，冰层中除水分外还有大量尘土和泥沙，质地坚硬，和地面粘接牢固。

所以除雪机械包括除雪机和除冰机两种。根据工作原理的不同，除雪机可分为推移式、抛雪式和吹雪式三种。推移式除雪机是将推雪铲刀，除雪犁等装置安装在推土机或其它车辆上，将雪推走，开出通道，然后用卡车将积雪运走。这种方法只能将积雪推到路边，不具备集雪能力，且只适用于新鲜雪或破碎后的压实雪，效率较低，容易划伤地面。抛雪式除雪机配有抛雪泵，将收集到的积雪抛到路边或送入运输车辆。其中以螺旋式最为常见。吹雪式除雪机一般配备航空发动机，产生强大的高压空气流由喷口吹除地面积雪。吹雪式除雪机运行速度较高，有很高的生产率，但它只适用于新鲜雪，只能在机场、桥梁和高速路上应用，成本很高，不适合开发小型产品 。

由以上两种主要除雪方法的对比与分析，我们得出结论，除雪应以机械除雪为主

1.1 研究的目的和意义

我国的东北、华北和内蒙东北部的部分地区，冬季的积雪和积冰常常造成

篇五：关于雪的作文：扫雪机器人

关于雪的作文：扫雪机器人

今年，我国有一些地区发生了一场雪灾，造成了一些地区停水、停电、道路堵塞，就连我们上海也受到了很大的影响。

通过了这一系列的事情发生后，我有一个想法，那就是，如果我能发明一种机器人，我想发明一种这样的机器人：每当下雪而地上又有一层厚厚的积雪时，只要你把这个机器人拿出来，这个机器人马上就能把地上的积雪给铲除干净。每当地面上的积雪因为太多而又因为天气太冷而结冰了的话，只要你把它拿出来，它立刻就帮你把积雪铲除。这样，大概只要十分钟的时间，地面上就变得干干净净的了。这是因为它有一双十分有力的铁胳膊。每当天气十分寒冷的时候，只要你把它拿出来，按一个机关，它就会散发出炎热的热气来。每当人们缺水的时候，只要你把这个机器人拿出来，按一个机关，它就会从肚子里出来一个水管，从这个水管里流出许多水来。那是因为这个机器人会在自己的肚子里储藏水，但是它身上的铁却没有生锈，这是因为它身上的铁是不锈钢的。每当人们需要电的时候，只要你把这个机器人拿出来，按一个按钮，这个机器人就会从两个手中发出电，这样，人们的那些停电的机器就会正常工作了。每当下雪时地面路滑的时候，只要你把这个机器人拿出来，按一个按钮，它就会立即把积雪扫到路边，这样，开汽车就方便多了。

我是多么希望那个发明家能发明出这种机器人那！这样！有了冰雪灾害我们也不怕了！

体裁作文